劉遠(yuǎn)高

（中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

近幾年，5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)了廣泛推進(jìn)，若是要實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景多元化管理，就要建立無(wú)盲點(diǎn)全覆蓋網(wǎng)絡(luò)，但是距離萬(wàn)物智聯(lián)還有一段距離，這就需要6G技術(shù)予以補(bǔ)充和優(yōu)化。

1 6G移動(dòng)通信的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域

1.1 技術(shù)特點(diǎn)

6G移動(dòng)通信技術(shù)將呈現(xiàn)出不同的技術(shù)特征，更好地滿足通信應(yīng)用要求。

1.1.1 6G技術(shù)將進(jìn)入太赫茲頻段

5G移動(dòng)通信支持的主力頻段為3～6 GHz，本身是毫米波頻段，而在6G技術(shù)背景下，技術(shù)體系將向著太赫茲頻段轉(zhuǎn)型，進(jìn)入亞毫米頻段[1]。太赫茲頻段如圖1所示。

圖1 太赫茲頻段

按照通信原理對(duì)太赫茲技術(shù)進(jìn)行分析，它就是亞毫米波技術(shù)模式，隨著頻率的增高，傳輸波長(zhǎng)會(huì)隨之變短，而對(duì)應(yīng)的帶寬范圍則會(huì)不斷擴(kuò)張，一定時(shí)間內(nèi)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸量也會(huì)從少量變?yōu)槎嗔俊?G技術(shù)正是為了實(shí)現(xiàn)超高速通信目標(biāo)，在啟用太赫茲波替代毫米波的同時(shí)，建立基于移動(dòng)通信技術(shù)的傳遞模式和傳遞體系。在太赫茲頻譜頻率規(guī)定范圍內(nèi)，要滿足0.3～3 THz的高頻需求，相較于5G移動(dòng)通信技術(shù)，6G移動(dòng)通信的太赫茲波將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)速提升10倍的目標(biāo)[2]。在對(duì)6G移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行分析后可知，6G移動(dòng)通信技術(shù)的相關(guān)參數(shù)也將發(fā)生變化，具體參數(shù)如下：（1）用戶體驗(yàn)速率將達(dá)到10～100 Gb/s；（2）誤碼率將在0.000 1以下；（3）移動(dòng)性將達(dá)到1 000 km/h；（4）標(biāo)準(zhǔn)頻譜為0.095～3 THz；（5）國(guó)內(nèi)通信頻段為0.095～3 THz；（6）傳輸手段主要是太赫茲模式，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為0.03～3 mm；（7）可支持接入速率也將在100 Gp/s以上[3]。

正是基于太赫茲技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用，許多科技領(lǐng)域已經(jīng)事先應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目的升級(jí)，尤其是醫(yī)療行業(yè)，將利用太赫茲波長(zhǎng)替代傳統(tǒng)的X-rays，建立更加安全、規(guī)范和高效的醫(yī)療處理方式。因此，在6G移動(dòng)通信技術(shù)向著多元方向發(fā)展的過(guò)程中，太赫茲技術(shù)的融合也將實(shí)現(xiàn)有限頻譜帶寬條件下建立更多服務(wù)終端的目標(biāo)，并且優(yōu)化控制服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)通信效能的多元拓展[4]。

1.1.2 6G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)致密化

在6G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，對(duì)基站覆蓋范圍產(chǎn)生影響的因素較多，其中信號(hào)的頻率、基站的發(fā)射功率、基站高度等都是關(guān)鍵，尤其是信號(hào)的頻率，頻率高則會(huì)使得波長(zhǎng)縮短，對(duì)應(yīng)的信號(hào)繞射能力也會(huì)降低，此時(shí)會(huì)造成較大的能源損耗，并且這種損耗量會(huì)隨著距離的增加而逐漸增多，直接影響基站的實(shí)際覆蓋范圍。相較于5G移動(dòng)通信技術(shù)，6G移動(dòng)通信頻率將進(jìn)入太赫茲技術(shù)模式，實(shí)現(xiàn)分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)光譜的信息處理，也正是由于6G的特殊性，需要更多的基站建立接力模式才能完成信號(hào)的傳遞和管理。因此，為了彌補(bǔ)覆蓋范圍受限的弊端，6G移動(dòng)通信技術(shù)體系要想實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展，就要建立更加致密的基站網(wǎng)，從而滿足信號(hào)傳遞和交流互通的要求，維持良好的信息控制效能。

1.1.3 6G網(wǎng)絡(luò)將全面推進(jìn)空間復(fù)用技術(shù)

在空間復(fù)用技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)上千個(gè)無(wú)線外部連接的同時(shí)接入處理，并且實(shí)際接入的容量也將是5G移動(dòng)通信技術(shù)的1 000倍。在5G移動(dòng)通信技術(shù)體系中，多入多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技術(shù)借助天線數(shù)量增設(shè)的方式打造天線列陣模式，以便于能有效補(bǔ)償控制高頻段路徑傳輸?shù)南膯?wèn)題，而在6G移動(dòng)通信體系中，空間復(fù)用（圖2）就是在MIMO基礎(chǔ)上配置更高的列陣體系，從而維持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)男?。?yīng)用高速率數(shù)據(jù)流無(wú)法全面保證信號(hào)的控制模式，因此將其分割為多個(gè)低速率的子數(shù)據(jù)流單元，并且配合不同的數(shù)據(jù)流進(jìn)行天線頻段處理，就能實(shí)現(xiàn)更加可控的傳遞管理。與此同時(shí)，接收天線借助對(duì)應(yīng)的分析方式完成同頻并行子數(shù)據(jù)流的分析和評(píng)估，無(wú)需耗費(fèi)大量的額外頻率就能保證數(shù)據(jù)流的整合效果[5]。

圖2 空間復(fù)用

另外，空間復(fù)用技術(shù)還能在不占用帶寬的基礎(chǔ)上有效增設(shè)信道容量，從而為頻譜頻段的應(yīng)用水平和利用率提升予以保障。值得一提的是，MIMO多天線列陣的應(yīng)用會(huì)存在發(fā)射等量高度聚集在較窄區(qū)域內(nèi)的情況，此時(shí)天線數(shù)量增多，波束帶寬也會(huì)變窄，會(huì)產(chǎn)生用戶信息受干擾的現(xiàn)象，并伴隨波束覆蓋盲點(diǎn)問(wèn)題，這就需要借助對(duì)應(yīng)的波束賦形算法完成波束的管理和實(shí)時(shí)性控制，維持相應(yīng)信息和數(shù)據(jù)傳遞的規(guī)范效果，最大程度上提高移動(dòng)通信傳輸質(zhì)量水平[6]。

1.1.4 地面無(wú)線和衛(wèi)星通信集成技術(shù)

在6G移動(dòng)通信技術(shù)全面發(fā)展的背景下，衛(wèi)星通信技術(shù)、平流層通信技術(shù)以及地面信息技術(shù)的融合將成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，建立融合技術(shù)體系能為信號(hào)的廣泛覆蓋提供更加堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持，并且在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電信衛(wèi)星系統(tǒng)、地球圖像衛(wèi)星系統(tǒng)以及地面網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動(dòng)技術(shù)支持體系內(nèi)，地空全覆蓋應(yīng)用模式也將向著更加廣泛的路徑轉(zhuǎn)型，配合網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動(dòng)支持體系，輔助人們開(kāi)展相關(guān)工作。例如，完成天氣的預(yù)測(cè)分析，以便于人們能更好地開(kāi)展自然災(zāi)害的處理工作[7]。

與此同時(shí)，6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)體系在技術(shù)支持下還將向著基站小型化趨勢(shì)發(fā)展，依據(jù)技術(shù)要求和控制標(biāo)準(zhǔn)打造規(guī)范化智能互聯(lián)運(yùn)行維護(hù)機(jī)制，滿足技術(shù)應(yīng)用控制標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)夯實(shí)技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)，配合納米天線等尖端研究技術(shù)，利用新型材料實(shí)現(xiàn)基站小型化和便利化轉(zhuǎn)型目標(biāo)，為基站致密化布局發(fā)展提供保障。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

展望6G移動(dòng)通信技術(shù)，將應(yīng)用在更多的信息管理領(lǐng)域內(nèi)，在5G移動(dòng)通信技術(shù)基礎(chǔ)上建立更高效、更便捷、更快速的信息交互模式。并且6G移動(dòng)通信技術(shù)也將向著多元方向開(kāi)展，建立匹配化應(yīng)用模式，在網(wǎng)絡(luò)致密化發(fā)展的基礎(chǔ)上，滿足更加多樣化的需求，積極推進(jìn)萬(wàn)物智聯(lián)發(fā)展進(jìn)程。

第一，應(yīng)用在高速通信環(huán)境內(nèi)，正是基于6G移動(dòng)通信的技術(shù)轉(zhuǎn)型，能在高速運(yùn)行環(huán)境下實(shí)現(xiàn)超高清視頻通話，滿足信息傳遞要求。第二，生命科學(xué)，基于太赫茲技術(shù)要點(diǎn)，將應(yīng)用在人體局部成像、疾病醫(yī)療診斷、實(shí)時(shí)性跟蹤人體特征等領(lǐng)域中，從而提高醫(yī)療發(fā)展水平[8]。第三，天文觀測(cè)，基于技術(shù)要點(diǎn)實(shí)現(xiàn)以宇宙背景為核心的數(shù)據(jù)信息匯總管理。第四，無(wú)損檢測(cè)，6G移動(dòng)通信技術(shù)將圍繞集成技術(shù)轉(zhuǎn)型發(fā)展要求實(shí)現(xiàn)多元化應(yīng)用，包括油畫檢測(cè)、航天器檢測(cè)、半導(dǎo)體元器件檢測(cè)等。第五，應(yīng)用在云建模、車聯(lián)網(wǎng)、智能制造等技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，融合云端遠(yuǎn)程控制、虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）全息影像等技術(shù)建立更加快捷的信息傳遞模式。第六，使能技術(shù)，6G移動(dòng)通信技術(shù)將基于其更便捷、更高效的傳遞模式被應(yīng)用在個(gè)性化傳輸、意念驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能信號(hào)處理等方面，真正意義上推動(dòng)使能技術(shù)應(yīng)用進(jìn)程[9]。

2 6G移動(dòng)通信的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

正是基于6G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)全面升級(jí)的背景下，6G移動(dòng)通信系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)信號(hào)全面覆蓋，為通信網(wǎng)絡(luò)世界連接和信息交互提供保障，減少網(wǎng)絡(luò)信號(hào)盲區(qū)造成的影響，并建立更加科學(xué)規(guī)范的信號(hào)管控平臺(tái)。最關(guān)鍵的是，6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將為偏遠(yuǎn)山村網(wǎng)絡(luò)通信便捷化提供更加充足的保障，配合北斗衛(wèi)星等系統(tǒng)建立信息聯(lián)動(dòng)管理模式，更好地輔助人類開(kāi)展相關(guān)工作，積極推動(dòng)萬(wàn)物互聯(lián)發(fā)展規(guī)劃的進(jìn)程。

另外，在6G移動(dòng)通信技術(shù)支持下，家庭ATM通信系統(tǒng)、衛(wèi)星到衛(wèi)星直接聯(lián)通模式、海上空間通信模式等都將陸續(xù)實(shí)現(xiàn)，為智慧城市、智慧家庭、智慧村落等工作的合理化開(kāi)展予以支持，確保相關(guān)應(yīng)用效果和控制水平都能全面進(jìn)步[10]。

3 結(jié) 論

總而言之，6G移動(dòng)通信技術(shù)依舊處于初步研發(fā)階段，其核心技術(shù)也將向著更加多元的方向轉(zhuǎn)型，為配合技術(shù)革新發(fā)展，通信技術(shù)性能整合效果也將更加可靠，為用戶提供更便捷的服務(wù)和體驗(yàn)，為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛覆蓋打造可控化平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信全覆蓋。